Was ist ein Tubulin?
Ein Tubulin ist ein kugelförmiges Protein, das normalerweise in eukaryotischen Zellen vorkommt und in vielen Formen vorkommt. Alle diese Formen spielen eine entscheidende Rolle in der Struktur und Funktion der Zelle. Die Alpha- und Beta-Formen dieser Proteine sind die Grundbausteine von Mikrotubuli, einer der Hauptkomponenten des Zytoskeletts einer Zelle. Gamma-Tubulin, eine dritte Form dieser Proteinfamilie, initiiert zusammen mit anderen Proteinen die Bildung von Mikrotubuli in einem Prozess, der als Mikrotubuli-Keimbildung bezeichnet wird. Zwei weitere Proteine aus dieser Familie, die Sorten Delta und Epsilon, spielen möglicherweise eine Rolle bei der Zellmitose, obwohl die Forschung an diesen Proteinen nicht so umfangreich ist. Die meisten Tubulinformen sind bekanntermaßen Heterodimer-Proteine, was bedeutet, dass sie aus zwei nicht identischen Polypeptidsequenzen bestehen, die aneinander gebunden sind.
Bevor die Alpha- und Beta-Formen von Tubulin in einem als Polymerisation bezeichneten Prozess zur Bildung von Mikrotubuli eingesetzt werden können, muss die Gamma-Form zunächst ein Gerüst bilden, indem sie sich mit anderen Proteinen zu einer Struktur verbindet, die als Gamma-Tubulin-Ring-Komplex (y-TUrc) bezeichnet wird. Sobald der y-TUrc gebildet ist, kann die Polymerisation unter Verwendung des y-TUrc als Plattform stattfinden. Die Gamma-Form des Proteins befindet sich normalerweise in einer Zellorganelle, die als Zentrosom bekannt ist und ein Mikrotubuli-Organisationszentrum (MTOC) ist.
Der Polymerisationsprozess findet normalerweise in einem MTOC statt und umfasst die Alpha-und Beta-Proteinformen, die an ein als Guanosintriphosphat (GTP) bekanntes Nukleotid binden. Während Tubulindimere an GTP gebunden sind, ordnen sie sich in langen Polymerketten an, die als Protofilamente bezeichnet werden und durch Abwechseln der alpha-und beta-Proteinformen angeordnet werden. Diese Protofilamente werden dann zusammen in die Hohlfasern gepackt, die Mikrotubuli sind. Mikrotubuli sind ein wichtiger Bestandteil des Zytoskeletts einer Zelle und spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Form und Struktur der Zelle. Sie sind in der Lage, die Bildung zu verlagern, um die Ausführung von Zellfunktionen wie Mitose und Vesikeltransport zu unterstützen, was zum Teil auf die Flexibilität von Alpha- und Beta-Tubulin zurückzuführen ist.
Es wurde einmal angenommen, dass diese Proteine nur in eukaryotischen Zellen vorkommen. In den 1950er Jahren wurde jedoch entdeckt, dass prokaryotische Zellen, insbesondere Bakterien, ein Protein namens Filamenting Temperature Sensitive Mutant Z (FtsZ) besitzen, das homolog zur Tubulin-Proteinfamilie ist. FtsZ wird vom ftsZ-Gen kodiert und ist Bestandteil des prokaryotischen Zytoskeletts. Es spielt eine Rolle bei der prokaryotischen Zellteilung und bildet eine Struktur, den FtsZ-Ring, der für die Bildung neuer Zellwände von entscheidender Bedeutung ist. Der FtsZ-Ring wird auch in einigen eukaryotischen Zellen zur Teilung von Chloroplasten und einigen Arten von Mitochondrien verwendet.